ИННОВАЦИИ: Членистоногие в космосе
Членистоногие, мало изменившиеся за сотни миллионов лет, - это очень экономные существа. В частности, для поиска еды или партнера по спариванию млекопитающее задействует миллионы нейронов, а рак или насекомое обходятся тысячами. Этим они очень привлекают специалистов по робототехнике, ведь чем меньше процессоров у робота, тем проще его конструировать. Но сперва нужно понять, как перемещается само членистоногое существо.
Например, в Мельбурнском университете в Австралии, разрабатывающем роботов для передвижения по неровным поверхностям, обратили внимание на хвост рака. Этот превосходный многочленный рычаг, изменяя форму, служит то парусом, то веслом. Когда рак шевелил хвостом, ученые записывали импульсы отдельных нервных клеток и активность управляемых ими мышц каждого сегмента. В результате они открыли контур с обратной связью, который контролирует сложные движения. Это исследование может пригодиться не только для создания подводных аппаратов, но и для конструирования сложных членистых ног для суши.
Германские инженеры из университета Бьелефельда предложили свой вариант аппарата, который способен передвигаться по неровной поверхности, не проваливаясь в трещины и успешно преодолевая бугры. Он пригодился бы экологам и шпионам, планетологам и метеорологам. Инженеры отвергли колесо, новомодное изобретение человечества, и снабдили свое детище членистыми ногами, испытанными в течение сотен миллионов лет эволюции.
Больше всего новый робот напоминает палочника - насекомое с тонкими и длинными ножками, медленно бродящее по веткам деревьев и способное надолго замирать в случае опасности. Сделать модель такого существа непросто. Нужно управлять шестью ногами с тремя суставами на каждой, регулировать длину шагов, выбирать для ног точки опоры, учитывать неровности грунта. Самое трудное - сделать так, чтобы каждая из ног согласовывала свое движение со всеми остальными. Для этого инженеры подсмотрели и воспроизвели сначала на компьютере, а затем и "в металле" распределенную систему управления, при которой каждая нога действует автономно и координирует свои движения с движениями других ног. Оказалось, например, что средние и задние ноги стараются коснуться земли в той точке, которую занимала впереди идущая нога. Такая схема оказалась более удобной и экономичной, чем централизованная, при которой команды каждой ноге исходят из единого центра. Подобный принцип уже встречался исследователям: точно так же управляет своими щупальцами осьминог.
Членистоногие роботы могут найти множество применений: они смогут искать воду, производить химические анализы грунта и атмосферы, вести разнообразные другие наблюдения. NASA очень интересуется подобными работами. Под патронажем этой организации в США был создан Исследовательский центр космической биологии, где много внимания уделяют бионике. Роботы могут решать множество задач в космосе, но выводить туда нынешние тяжелые аппараты слишком дорого. Изучая беспозвоночных животных, можно будет построить миниатюрных и автономных роботов.